2018-2019高中生物 第3章 細(xì)胞工程 3.2 動(dòng)物細(xì)胞工程課件 北師大版選修3.ppt

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第2節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程,1.簡述動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)。2.說出單克隆抗體技術(shù)和體細(xì)胞核移植技術(shù)的原理和過程。3.舉例說出動(dòng)物細(xì)胞工程的應(yīng)用。,一,二,一、動(dòng)物細(xì)胞工程的主要技術(shù)1.動(dòng)物細(xì)胞工程的概念動(dòng)物細(xì)胞工程是應(yīng)用細(xì)胞學(xué)的方法,按照我們?nèi)祟惖男枰皖A(yù)定的設(shè)計(jì),有目的、有計(jì)劃地保存、改變動(dòng)物細(xì)胞和創(chuàng)造新的動(dòng)物細(xì)胞,進(jìn)而培育成新的物種或者品種的一門科學(xué)技術(shù)。常用的技術(shù)有動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞融合、單克隆抗體和動(dòng)物體細(xì)胞克隆等。,,,,,,,,,,,,一,二,2.哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)條件①培養(yǎng)基是液體培養(yǎng)基。②培養(yǎng)液的成分:葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素和動(dòng)物血清等。③適宜pH:7.2~7.4。④氣體環(huán)境:培養(yǎng)容器中必須有足夠的氧氣和一定的二氧化碳以保證細(xì)胞代謝活動(dòng)的進(jìn)行。進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),一般要用二氧化碳培養(yǎng)箱來控制二氧化碳的濃度,以保證培養(yǎng)環(huán)境中pH的穩(wěn)定。⑤適宜溫度:哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的環(huán)境溫度應(yīng)控制在36.5~37.5℃;冷血?jiǎng)游锛?xì)胞的環(huán)境溫度則應(yīng)控制在28℃左右。,,,,,,,,,,,,,一,二,(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)流程:無菌條件下,取動(dòng)物組織塊(動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的組織或器官)→剪碎→用適量胰蛋白酶或膠原纖維酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞→制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原纖維酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。(3)細(xì)胞貼壁和接觸抑制:動(dòng)物細(xì)胞在培養(yǎng)液中懸浮生長一段時(shí)間后,大部分細(xì)胞會(huì)貼附到培養(yǎng)瓶的表面,稱為細(xì)胞貼壁。細(xì)胞貼壁后,其數(shù)目以指數(shù)增長方式增多,當(dāng)細(xì)胞鋪滿培養(yǎng)瓶表面而形成致密的單層細(xì)胞層時(shí),細(xì)胞分裂停止,這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。思考：為什么選擇動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的器官或組織進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)?提示:動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的細(xì)胞分化程度低,易于培養(yǎng)。,,,,,,一,二,二、細(xì)胞融合與單克隆抗體技術(shù)1.細(xì)胞融合(1)概念:細(xì)胞融合就是在一些融合因子的作用下,將兩個(gè)或兩個(gè)以上的細(xì)胞合并成為一個(gè)細(xì)胞的技術(shù)。(2)動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同,誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、電流刺激或病毒等。在誘導(dǎo)因素作用下,細(xì)胞膜發(fā)生一定程度的損傷,從而使細(xì)胞實(shí)現(xiàn)相互粘連而融合在一起。(3)動(dòng)物細(xì)胞融合的意義:克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性。,,,,,,,,一,二,2.單克隆抗體(1)概念:一種B淋巴細(xì)胞只產(chǎn)生一種特異的抗體,由一個(gè)B淋巴細(xì)胞增殖形成的細(xì)胞群所產(chǎn)生的單一型抗體分子就稱為單克隆抗體。(2)單克隆抗體的作用①作為診斷試劑:可以快捷、準(zhǔn)確地診斷和治療一些疾病。②如果將抗癌藥物連接到專門識別某種腫瘤細(xì)胞的單克隆抗體上,單克隆抗體就可以像“生物導(dǎo)彈”一樣攜帶抗癌藥物準(zhǔn)確地聚集到腫瘤細(xì)胞,專一地殺死腫瘤細(xì)胞。,,,,一,二,(3)單克隆抗體的制備過程,一,二,3.動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù)克隆羊多莉的培育過程主要是利用細(xì)胞核移植技術(shù),將饑餓處理過的羊乳腺上皮細(xì)胞與去核卵細(xì)胞電脈沖融合后,實(shí)現(xiàn)體細(xì)胞的核轉(zhuǎn)移到無核的卵細(xì)胞中。然后,融合細(xì)胞借助于卵的發(fā)育能力,由體細(xì)胞核主導(dǎo)而發(fā)育形成新的個(gè)體。4.動(dòng)物細(xì)胞工程的應(yīng)用快速繁殖優(yōu)良品種,克隆轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,拯救瀕臨滅絕的動(dòng)物和培育人造器官。,,,,,,,1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(1)概念:從動(dòng)物體中取出相關(guān)的組織,將它分散成單個(gè)細(xì)胞,然后放在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細(xì)胞生長和增殖。(2)過程,(3)植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較,2.動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)(1)原理:細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞增殖。(3)結(jié)果:獲得雜種細(xì)胞。,(4)動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較,3.單克隆抗體的制備(1)單克隆抗體制備原理應(yīng)用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)使骨髓瘤細(xì)胞與免疫的B淋巴細(xì)胞融合,得到雜交瘤細(xì)胞。這種雜交瘤細(xì)胞繼承兩種親代細(xì)胞的遺傳特性,既能像B淋巴細(xì)胞一樣合成專一抗體,也能像骨髓瘤細(xì)胞一樣在體外培養(yǎng)大量增殖,用這種來源于單個(gè)融合細(xì)胞培養(yǎng)增殖的細(xì)胞群,可制備特異的單克隆抗體。,(2)制備過程與操作技術(shù),4.動(dòng)物體細(xì)胞克隆(1)動(dòng)物體細(xì)胞克隆的原理是動(dòng)物細(xì)胞核的全能性,而不是動(dòng)物細(xì)胞的全能性。因動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制,所以不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個(gè)體。用體細(xì)胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動(dòng)物,說明動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。體細(xì)胞克隆的關(guān)鍵是細(xì)胞核移植技術(shù)。,(2)細(xì)胞核移植的過程因?yàn)榭刂粕镄誀畹倪z傳物質(zhì)主要存在于細(xì)胞核中,克隆動(dòng)物的性狀更接近于核供體。但因?yàn)樯锏男誀钍芗?xì)胞核基因和細(xì)胞質(zhì)基因的共同控制,同時(shí),生物的性狀還受環(huán)境的影響,所以克隆動(dòng)物的性狀與核供體的性狀不完全一致。從生殖方式來看,克隆動(dòng)物屬于無性生殖。(3)克隆技術(shù)存在的問題克隆技術(shù)存在的問題主要是成功率低、健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)【典例1】下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述,正確的是()A.細(xì)胞的癌變發(fā)生于由原代培養(yǎng)向傳代培養(yǎng)過渡的過程中B.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、生長素和動(dòng)物血清等C.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)通常不會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象D.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)前和培養(yǎng)過程中都要用胰蛋白酶或膠原纖維酶處理,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,解析:在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中,至少兩次用到胰蛋白酶或膠原纖維酶處理,第一次是使動(dòng)物細(xì)胞分散開,制成細(xì)胞懸浮液;第二次是使細(xì)胞從培養(yǎng)瓶壁上分離下來,便于分瓶傳代培養(yǎng)。細(xì)胞傳代培養(yǎng)50代以后,一些細(xì)胞不能再傳代培養(yǎng),還有一些細(xì)胞的核型會(huì)發(fā)生變化,再繼續(xù)培養(yǎng),這些細(xì)胞會(huì)無限制地傳代下去。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液中含有葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素等,通常還需要加入血清、血漿等一些天然成分,不需要生長素而需要維生素。在培養(yǎng)過程中動(dòng)物細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象。答案:D,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,動(dòng)物細(xì)胞融合【典例2】能使動(dòng)物細(xì)胞融合的特有的誘導(dǎo)因子是()A.離心B.滅活的病毒C.電刺激D.振動(dòng)解析:動(dòng)物細(xì)胞融合常用的誘導(dǎo)因子是聚乙二醇和滅活的病毒。其中聚乙二醇既可用于誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合,又可用于誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合,而滅活的病毒只能用于誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞的融合。答案:B,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,單克隆抗體的制備【典例3】單克隆抗體技術(shù)在疾病診斷和治療以及生命科學(xué)研究中具有廣泛的應(yīng)用。下列關(guān)于單克隆抗體的敘述,錯(cuò)誤的是()A.特異性強(qiáng)、靈敏度高B.與抗癌藥物結(jié)合可制成“生物導(dǎo)彈”C.體外培養(yǎng)B淋巴細(xì)胞可大量分泌單克隆抗體D.由B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合而成的雜交瘤細(xì)胞分泌解析:B淋巴細(xì)胞在體外培養(yǎng)液中不能無限增殖,因此也就不能分泌大量抗體。答案:C,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,反思領(lǐng)悟單克隆抗體與常規(guī)抗體的比較,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,動(dòng)物細(xì)胞核移植【典例4】一只羊的卵細(xì)胞核被另一只羊的體細(xì)胞核置換后,這個(gè)卵細(xì)胞發(fā)育成早期胚胎后,再移植入第三只羊的子宮內(nèi)發(fā)育,結(jié)果產(chǎn)下一只羊羔。這種克隆技術(shù)具有多種用途,但是不能()A.有選擇地繁殖某一性別的家畜B.繁殖家畜中的優(yōu)良品種C.用于保存物種D.改變動(dòng)物的基因解析:該技術(shù)完整地將一個(gè)細(xì)胞核移植入另一個(gè)細(xì)胞,并未破壞或改變細(xì)胞核中的遺傳基因。答案:D反思領(lǐng)悟由核移植技術(shù)產(chǎn)生的個(gè)體具備兩個(gè)生物的遺傳物質(zhì),但由于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的作用不同,遺傳物質(zhì)主要來自細(xì)胞核,因此,后代的性狀基本與提供核的生物一致。,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,動(dòng)物細(xì)胞工程的應(yīng)用【典例5】某研究小組利用成年豬的動(dòng)脈血管細(xì)胞和能夠模擬胚胎環(huán)境的新型生物反應(yīng)器,成功地在實(shí)驗(yàn)室里培育出新的動(dòng)脈血管。這種血管的外形和功能都與真的血管一樣。這一研究成果是動(dòng)物細(xì)胞工程領(lǐng)域的重大進(jìn)展。下列關(guān)于以上技術(shù)的敘述,不正確的是()A.以上技術(shù)屬于“克隆”B.這項(xiàng)技術(shù)中可能要利用去核卵細(xì)胞C.這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是激發(fā)血管細(xì)胞的全能性D.這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是激發(fā)血管細(xì)胞發(fā)育成血管的潛能,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,解析:細(xì)胞的全能性是指具有某種生物全部遺傳信息的已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。但題干信息顯示,只是將動(dòng)脈血管細(xì)胞培養(yǎng)成了新的動(dòng)脈血管,即激發(fā)了細(xì)胞發(fā)育成某種器官的潛能。由于高度分化的動(dòng)物細(xì)胞全能性受到了嚴(yán)格限制,因此,要表達(dá)其全能性,目前常用的方法是借助于去核卵細(xì)胞,故這項(xiàng)技術(shù)可能要利用去核卵細(xì)胞。這項(xiàng)技術(shù)是將動(dòng)脈血管細(xì)胞再培育為動(dòng)脈血管,屬于無性生殖范疇,所以屬于克隆。答案:C,1,2,3,4,1.下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較,敘述錯(cuò)誤的是()A.所用的培養(yǎng)基的成分基本相同B.植物組織培養(yǎng)的結(jié)果是培育成植株,動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的結(jié)果是培育成很多細(xì)胞C.植物組織培養(yǎng)的目的是快速繁殖和獲得無病毒的植株,動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的目的是獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物D.植物組織培養(yǎng)的原理是細(xì)胞的全能性,動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞的增殖解析:植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基的成分主要是一些營養(yǎng)物質(zhì)、激素,而動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基中還需要加入動(dòng)物的血清等。答案:A,1,2,3,4,2.下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞融合的敘述,不正確的是()A.動(dòng)物細(xì)胞融合時(shí)需人工誘導(dǎo)B.動(dòng)物細(xì)胞融合時(shí)應(yīng)先用纖維素酶處理C.動(dòng)物細(xì)胞融合時(shí)存在細(xì)胞核的融合D.動(dòng)物細(xì)胞融合最主要的用途是制備單克隆抗體解析:動(dòng)物細(xì)胞融合時(shí)需要人工誘導(dǎo)完成;在融合過程中,既有細(xì)胞膜的融合,又有細(xì)胞核的融合;動(dòng)物細(xì)胞融合的主要用途是制備單克隆抗體。動(dòng)物細(xì)胞融合時(shí)不需用纖維素酶處理,而是用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。答案:B,1,2,3,4,3.下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述,錯(cuò)誤的是()A.用于培養(yǎng)的細(xì)胞大都取自胚胎或幼齡動(dòng)物的器官或組織B.將所取的組織先用胰蛋白酶等進(jìn)行處理使其分散成單個(gè)細(xì)胞C.在培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋白酶等處理使細(xì)胞從瓶壁上脫離,制成懸浮液D.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)只能傳至50代左右,所培育的細(xì)胞會(huì)衰老死亡,1,2,3,4,解析:進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),用于培養(yǎng)的細(xì)胞取自于胚胎或幼齡動(dòng)物的器官或組織。動(dòng)物組織細(xì)胞間存在著一定量的膠原纖維等蛋白質(zhì),易被胰蛋白酶等催化分解,從而使細(xì)胞分散開來。當(dāng)貼壁生長的細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí)就會(huì)停止分裂增殖,因此需定期用胰蛋白酶等處理使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來,制成細(xì)胞懸浮液,并進(jìn)行傳代培養(yǎng)。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)傳至50代左右時(shí),部分細(xì)胞的遺傳物質(zhì)可能會(huì)發(fā)生改變,并且?guī)в邪┳兊奶攸c(diǎn),能在培養(yǎng)條件下無限地分裂增殖。答案:D,1,2,3,4,4.科學(xué)家通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了含有人生長激素基因的奶牛,如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育,可以對此轉(zhuǎn)基因奶牛進(jìn)行克隆(如下圖所示),請結(jié)合圖示回答下列問題。,1,2,3,4,(1)在進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),要對取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織細(xì)胞進(jìn)行分散處理,形成單個(gè)細(xì)胞,這個(gè)過程中需要用酶處理。(2)用于核移植的供體細(xì)胞,一般都選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞,原因是。(3)在進(jìn)行原代培養(yǎng)時(shí),細(xì)胞增殖的方式是。此外,細(xì)胞增殖還表現(xiàn)出和接觸抑制等特點(diǎn)。(4)將進(jìn)行培養(yǎng)的供體細(xì)胞注入去核的卵細(xì)胞中,去除卵細(xì)胞細(xì)胞核的目的是。(5)將重組細(xì)胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛后,該母牛就會(huì)生出與供體奶牛核遺傳物質(zhì)相同的犢牛,但也不是100%的復(fù)制,原因最可能是。(6)上述動(dòng)物細(xì)胞工程中涉及的技術(shù)有。轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功,說明動(dòng)物具有全能性。,1,2,3,4,解析:(1)常用胰蛋白酶或膠原纖維酶處理動(dòng)物組織細(xì)胞使其分散成單個(gè)細(xì)胞。(2)傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞代謝旺盛、分裂能力強(qiáng),遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變,適于作核移植的供體細(xì)胞。(3)在進(jìn)行原代培養(yǎng)時(shí),細(xì)胞以有絲分裂的方式進(jìn)行增殖,同時(shí)表現(xiàn)出貼壁生長和接觸抑制的現(xiàn)象。(4)去除卵細(xì)胞細(xì)胞核的目的是使克隆出的動(dòng)物個(gè)體的核遺傳物質(zhì)全部來自供體細(xì)胞。(5)生物的性狀是細(xì)胞核基因和細(xì)胞質(zhì)基因共同作用的結(jié)果,同時(shí),生物的性狀還受環(huán)境的影響,因此,克隆動(dòng)物不可能是核供體100%的復(fù)制品。(6)該克隆動(dòng)物的培育過程中涉及體細(xì)胞核移植、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù),轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功說明高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。,1,2,3,4,答案:(1)胰蛋白(或膠原纖維)(2)該種細(xì)胞代謝旺盛、分裂能力強(qiáng),且遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變(3)有絲分裂貼壁生長(4)使克隆出的動(dòng)物個(gè)體的核遺傳物質(zhì)全部來自供體細(xì)胞(5)①生物的性狀受細(xì)胞核基因和細(xì)胞質(zhì)基因的共同控制;②生物的性狀還受環(huán)境因素的影響(6)體細(xì)胞核移植、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎移植體細(xì)胞的細(xì)胞核,